(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
光の波長に対して周波数的に周期的な曲線状の透過特性を有し、透過特性に応じた強度で前記レーザ光源から出射されたレーザ光を透過するエタロンフィルタと、
前記エタロンフィルタを透過したレーザ光の強度に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を制御する制御装置と、
を備え、
前記レーザ光源は、複数の単一縦モード半導体レーザ素子と、当該複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積することによって形成された、アレイ型半導体レーザ素子であり、
前記エタロンフィルタは、石英によって形成されたエタロンフィルタの温度特性よりも大きい温度特性を有し、
前記エタロンフィルタの透過特性の周波数的な周期は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の目標周波数間隔の１．５倍以上であり、
前記制御装置は、前記目標周波数間隔に応じて前記エタロンフィルタの温度を制御することによって前記エタロンフィルタの透過特性を波長方向にシフトさせて該透過特性の周波数的な周期を変化させることで、１つの前記エタロンフィルタに基づく前記レーザ光の波長の周波数間隔を異なる周波数間隔に変更する制御を行うことができ、かつ
前記レーザ光の波長の制御において、
前記レーザ光の波長が、前記エタロンフィルタの透過特性曲線に対応する波長弁別曲線上で前記レーザ光の目標波長に対応する点と同じ値を示し該目標波長に隣接する該目標波長よりも短波長の波長に対応する点と該目標波長よりも長波長の波長に対応する点との２点間の波長範囲内に入るように、前記レーザ光源の温度を制御した後、
前記レーザ光の波長が前記目標波長になるように前記レーザ光源の温度を制御すること
を特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記エタロンフィルタは、ビスマスゲルマニウムオキサイドにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記エタロンフィルタは、水晶により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項４】
レーザ光を出射するレーザ光源と、光の波長に対して周波数的に周期的な曲線状の透過特性を有し、透過特性に応じた強度で前記レーザ光源から出射されたレーザ光を透過するエタロンフィルタとを備え、前記レーザ光源が、複数の単一縦モード半導体レーザ素子と、当該複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積することによって形成されたアレイ型半導体レーザ素子である半導体レーザモジュールの制御方法であって、
前記エタロンフィルタは石英によって形成されたエタロンフィルタの温度特性よりも大きい温度特性を有し、
前記エタロンフィルタの透過特性の周波数的な周期は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の目標周波数間隔の１．５倍以上であり、
前記目標周波数間隔に応じて前記エタロンフィルタの温度を制御することによって、前記エタロンフィルタの透過特性を波長方向にシフトさせるステップと、
前記エタロンフィルタを透過したレーザ光の強度に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を制御するステップと、
を含み、
前記エタロンフィルタの透過特性を波長方向にシフトさせるステップでは、前記透過特性の周波数的な周期を変化させることで、１つの前記エタロンフィルタに基づく前記レーザ光の波長の周波数間隔を異なる周波数間隔に変更し、
前記レーザ光の波長を制御するステップは、
前記レーザ光の波長が、前記エタロンフィルタの透過特性曲線に対応する波長弁別曲線上で前記レーザ光の目標波長に対応する点と同じ値を示し該目標波長に隣接する該目標波長よりも短波長の波長に対応する点と該目標波長よりも長波長の波長に対応する点との２点間の波長範囲内に入るように、前記レーザ光源の温度を制御するステップと、
前記波長範囲内に入れたレーザ光の波長が前記目標波長になるようにレーザ光源の温度を制御するステップと、を含む
ことを特徴とする半導体レーザモジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を選択的に透過するエタロンフィルタを備える半導体レーザモジュール及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１本の光ファイバに波長が異なる複数の光信号を多重化して同時に伝送する波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：WDM）通信分野では、情報通信量の増加に伴い、より狭い波長間隔で光信号を多重化することが求められている。より狭い波長間隔で光信号を多重化するためには、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を精度高く制御する必要がある。このため、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を選択的に透過するエタロンフィルタを備える半導体レーザモジュールが提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
この半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の一部をエタロンフィルタ側に分岐し、エタロンフィルタを透過した分岐光の強度に基づいて半導体レーザ素子の温度を制御することによって、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長を制御する。エタロンフィルタは、レーザ光の波長に対して光の周波数的に周期的な透過特性を有するので、エタロンフィルタを透過した分岐光の強度が等しくなるように半導体レーザ素子の温度を制御することによって、周期的な周波数間隔にレーザ光を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４２１１０号公報
【特許文献２】特開２００３−１１０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の半導体レーザモジュールでは、エタロンフィルタの透過特性の周期に対応する周波数間隔以外の周波数間隔でレーザ光の波長の周波数間隔を制御することは非常に困難である。このため、従来の半導体レーザモジュールによれば、１つのエタロンフィルタを用いて２５ＧＨｚや３３．３ＧＨｚといった異なる周波数間隔でレーザ光の波長の周波数間隔を制御することは非常に困難である。なお、このような問題を解決するために、透過特性の周期が異なるエタロンフィルタを備えるモジュールを複数搭載する方法が考えられる。しかしながら、このような方法によれば、用意すべきエタロンフィルタの品種が増加することによって低コスト化を実現することが困難になると共に、半導体レーザモジュールの小型化が困難になる。このため、１つのエタロンフィルタを用いてレーザ光の波長の周波数間隔を複数の異なる周波数間隔に制御可能な半導体レーザモジュールの提供が期待されている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、１つのエタロンフィルタを用いてレーザ光の波長の周波数間隔を複数の異なる周波数間隔に制御可能な半導体レーザモジュール及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体レーザモジュールは、レーザ光を出射するレーザ光源と、光の波長に対して周波数的に周期的な透過特性を有し、透過特性に応じた強度で前記レーザ光源から出射されたレーザ光を透過するエタロンフィルタと、前記エタロンフィルタを透過したレーザ光の強度に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を制御する制御装置とを備え、前記エタロンフィルタの透過特性の周波数的な周期は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の目標周波数間隔よりも大きく、前記制御装置は、前記目標周波数間隔に応じて前記エタロンフィルタの温度を制御することによって前記エタロンフィルタの透過特性を波長方向にシフトさせる。
【０００８】
本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記エタロンフィルタは、ビスマスゲルマニウムオキサイドにより形成されている。
【０００９】
本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記エタロンフィルタは、水晶により形成されている。
【００１０】
本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザ素子である。
【００１１】
本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記レーザ光源は、分布反射型半導体レーザ素子である。
【００１２】
本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記レーザ光源は、複数の単一縦モード半導体レーザ素子と、当該複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記複数の単一縦モード半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を前記半導体光増幅器に導く合波器とを集積することによって形成された、アレイ型半導体レーザ素子である。
【００１３】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体レーザモジュールの制御方法は、レーザ光を出射するレーザ光源と、光の波長に対して周波数的に周期的な透過特性を有し、透過特性に応じた強度で前記レーザ光源から出射されたレーザ光を透過するエタロンフィルタとを備える半導体レーザモジュールの制御方法であって、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の目標周波数間隔に応じて、前記目標周波数間隔よりも大きい周波数的な周期の透過特性を有する前記エタロンフィルタの温度を制御することによって、前記エタロンフィルタの透過特性を波長方向にシフトさせるステップと、前記エタロンフィルタを透過したレーザ光の強度に基づいて前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る半導体レーザモジュール及びその制御方法によれば、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の目標周波数間隔に応じて、目標周波数間隔よりも大きい周波数的な周期の透過特性を有するエタロンフィルタの温度を制御することによって、エタロンフィルタの透過特性を波長方向にシフトさせるので、１つのエタロンフィルタを用いてレーザ光の波長の周波数間隔を複数の異なる周波数間隔に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュールの構成を上方から見た断面模式図である。
【図２】図２は、図１に示すレーザ光源を示す模式図である。
【図３】図３は、エタロンフィルタの透過特性の変化を示す模式図である。
【図４】図４は、波長ロック制御の流れを説明するための模式図である。
【図５】図５は、波長ロック制御の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュールの構成及びその制御方法について説明する。
【００１７】
〔半導体レーザモジュールの全体構成〕
始めに、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュールの全体構成について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュールの構成を上方から見た断面模式図である。図２は、図１に示すレーザ光源の構成を示す模式図である。なお、以下では、水平面内であってレーザ光の出射方向（光軸方向）をＸ軸方向、水平面内であってＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向、ＸＹ平面（水平面）の法線方向（鉛直方向）をＺ軸方向と定義する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュール１は、レーザ光源２、コリメートレンズ３、基板４、ビームスプリッタ５、パワーモニタ用フォトダイオード６、エタロンフィルタ７、波長モニタ用フォトダイオード８、ベースプレート９、ペルチェ素子１０、光アイソレータ１１、及び集光レンズ１２を備え、これらの要素は筐体１３内に収容されている。
【００２０】
レーザ光源２は、図２に示すように、半導体レーザアレイ２１、導波路２２、合波器２３、導波路２４、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：SOA）２５、及び曲げ導波路２６を備え、これらの要素を同一基板２７上に集積することによって形成されたアレイ型半導体レーザ素子として構成されている。
【００２１】
半導体レーザアレイ２１は、それぞれ異なる波長のレーザ光を前端面から出射するストライプ形状の複数の単一縦モード半導体レーザ素子（以下、半導体レーザ素子と略記）２１１を備える。半導体レーザ素子２１１は、ＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザ素子（分布帰還型レーザ素子）であり、素子温度を調整することによってその発振波長を制御することができる。
【００２２】
具体的には、各半導体レーザ素子２１１は、例えば３ｎｍ〜４ｎｍ程度の範囲内で発振波長を変化させることができ、各半導体レーザ素子２１１の発振波長が３ｎｍ〜４ｎｍ程度の間隔で並ぶように各半導体レーザ素子２１１の発振波長が設計されている。これにより、半導体レーザアレイ２１は、駆動する半導体レーザ素子２１１を切り替えると共に素子温度を制御することによって、単体の半導体レーザ素子よりも広帯域な連続した波長帯域のレーザ光ＬＢを出射することができる。
【００２３】
なお、ＷＤＭ通信用の波長帯域全体（例えば１．５３μｍ〜１．５６μｍのＣバンド又は１．５７μｍ〜１．６１μｍのＬバンド）をカバーするためには、それぞれ３ｎｍ〜４ｎｍの範囲内で発振波長を変化させることが可能な１０個以上の半導体レーザ素子２１１を集積することによって、３０ｎｍ以上の波長帯域に亘って波長を変化させることができる。
【００２４】
導波路２２は、半導体レーザ素子２１１毎に設けられ、半導体レーザ素子２１１から出射されたレーザ光ＬＢを合波器２３に導く。合波器２３は、例えば多モード干渉（Multi-Mode Interferometer：MMI）型合波器であり、導波路２２によって導かれたレーザ光ＬＢを導波路２４に導く。導波路２４は、合波器２３によって導かれたレーザ光ＬＢを半導体光増幅器２５に導く。半導体光増幅器２５は、導波路２４によって導かれたレーザ光ＬＢを増幅し、増幅されたレーザ光ＬＢを曲げ導波路２６に導く。
【００２５】
曲げ導波路２６は、出射端面に対し約７度の傾斜角度をもって、すなわちＸ軸方向に半導体光増幅器２５によって導かれたレーザ光ＬＢを出射する。なお、出射端面に対するレーザ光ＬＢの傾斜角度は、６〜１２度の範囲に調整することが望ましい。これにより、半導体レーザアレイ２１側への反射戻り光を減少させることができる。
【００２６】
図１に戻る。コリメートレンズ３は、レーザ光源２の出射端面近傍に配置されている。コリメートレンズ３は、レーザ光源２から出射されたレーザ光ＬＢを平行光に変換し、平行光に変換されたレーザ光ＬＢをビームスプリッタ５に導く。基板４は、ＸＹ平面に対して水平な設置面にレーザ光源２とコリメートレンズ３とを載置する。
【００２７】
ビームスプリッタ５は、コリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの一部を透過して光アイソレータ１１に導くと共に、コリメートレンズ３によって導かれたレーザ光ＬＢの他部をパワーモニタ用フォトダイオード６側とエタロンフィルタ７側とに分岐する。パワーモニタ用フォトダイオード６は、ビームスプリッタ５によって分岐されたレーザ光ＬＢの強度を検出し、検出された強度に応じた電流値を制御装置１５に入力する。
【００２８】
エタロンフィルタ７は、レーザ光ＬＢの波長に対して周期的な透過特性を有し、透過特性に応じた強度でレーザ光ＬＢを選択的に透過して波長モニタ用フォトダイオード８に入力する。エタロンフィルタ７の構成の詳細については後述する。
【００２９】
波長モニタ用フォトダイオード８は、エタロンフィルタ７から入力されたレーザ光ＬＢの強度を検出し、検出された強度に応じた電流値を制御装置１５に入力する。パワーモニタ用フォトダイオード６及び波長モニタ用フォトダイオード８によって検出されたレーザ光ＬＢの強度は、制御装置１５による波長ロック制御に用いられる。レーザ光の波長を目標波長に制御する波長ロック制御の詳細については後述する。
【００３０】
ベースプレート９は、ＸＹ平面に対して水平な設置面に基板４、ビームスプリッタ５、パワーモニタ用フォトダイオード６、エタロンフィルタ７、及び波長モニタ用フォトダイオード８を載置する。ペルチェ素子１０は、ＸＹ平面に対して水平な設置面にベースプレート９を載置し、ベースプレート９を介してエタロンフィルタ７の温度を調整することによってエタロンフィルタ７の選択波長を制御する。光アイソレータ１１は、光ファイバ１４からの戻り光がレーザ光ＬＢに再結合することを抑制する。集光レンズ１２は、ビームスプリッタ５を透過したレーザ光ＬＢを光ファイバ１４に結合させて出力する。
【００３１】
〔エタロンフィルタの構成〕
次に、エタロンフィルタ７の構成について説明する。
【００３２】
エタロンフィルタ７は、例えば５０ＧＨｚの周波数間隔でレーザ光ＬＢの透過率が変化する透過特性を有する。また、エタロンフィルタ７は、一般的に用いられている石英（SiO2）によって形成されたエタロンフィルタの温度特性（10pm/deg.C程度）よりも大きい温度特性（pm/deg.C）を有する。このようなエタロンフィルタ７としては、水晶によって形成されたエタロンフィルタ（温度特性15pm/deg.C程度）や、ビスマスゲルマニウムオキサイド（Bi12GeO20：BGO）によって形成されたエタロンフィルタ（温度特性20pm/deg.C）を例示することができる。温度特性が大きなエタロンフィルタ７を用いることによって、エタロンフィルタ７の透過特性曲線は、温度に応じて波長方向にシフトするようになる。従って、例えば図３に示すように、エタロンフィルタ７の温度を制御することによって２５ＧＨｚの周波数間隔で透過率が変化する透過特性曲線Ｌ１及び３３．３ＧＨｚの周波数間隔で透過率が変化する透過特性曲線Ｌ２との間でエタロンフィルタ７の透過特性曲線を変化させることによって、１種類のエタロンフィルタ７によってレーザ光ＬＢの波長の周波数間隔を異なる周波数間隔に制御することができる。
【００３３】
なお、エタロンフィルタ７の温度特性を大きくしすぎると、エタロンフィルタ７の透過特性が温度変化に対して敏感になり、エタロンフィルタ７の透過特性にばらつきが生じやすくなる。一方、エタロンフィルタ７の温度特性が小さくしすぎると、エタロンフィルタ７の透過特性が温度に応じて変化しにくくなり、レーザ光ＬＢの波長の周波数間隔を複数の異なる周波数間隔に制御することが困難になる。従って、エタロンフィルタ７の温度特性の下限値及び上限値は、これらの点とエタロンフィルタ７の透過特性の周波数間隔（例えば５０Ｈｚの周波数間隔等）及び制御する周波数間隔（例えば２５ＧＨｚの周波数間隔と３３．３ＧＨｚの周波数間隔等）とを考慮して適宜設定することが望ましい。
【００３４】
〔波長ロック制御〕
次に、図３及び図４を参照して、このような構成を有する半導体レーザモジュールにおける波長ロック制御の流れについて説明する。
【００３５】
波長ロック制御では、始めに、制御装置１５が、ペルチェ素子１０を制御することによって、エタロンフィルタ７の温度をレーザ光ＬＢの波長の目標周波数間隔に応じた温度に制御する。具体的には、２５ＧＨｚの周波数間隔にレーザ光の波長の周波数間隔を制御する場合、制御装置１５は、エタロンフィルタ７の透過特性曲線が図３に示す透過特性曲線Ｌ１になるようにエタロンフィルタ７の温度を制御する。一方、３３．３ＧＨｚの周波数間隔にレーザ光の波長の周波数間隔を制御する場合には、制御装置１５は、エタロンフィルタ７の透過特性曲線が図３に示す透過特性曲線Ｌ２になるようにエタロンフィルタ７の温度を制御する。
【００３６】
次に、制御装置１５は、レーザ光源２と基板４との間に設けられた図示しないペルチェ素子を制御することによって、レーザ光源２から出射されるレーザ光ＬＢの波長が図４に示すキャプチャーレンジＣＲ（−），ＣＲ（＋）内に入るようにレーザ光源２の温度を制御する。キャプチャーレンジＣＲ（−），ＣＲ（＋）とは、レーザ光の波長を目標波長λＲ１に制御する場合、目標波長λＲ１と同じ電流値ＰＤ１を示すロックポイントＲＰ（目標波長λＲ１を示す波長弁別曲線Ｌ上の点）に隣接する波長弁別曲線Ｌ上の２点間の波長範囲（波長λ１〜目標波長λＲ１の波長範囲及び目標波長λＲ１〜波長λ２の波長範囲）を意味する。なお、波長弁別曲線Ｌとは、波長モニタ用フォトダイオード８から出力される電流値（又は、パワーモニタ用フォトダイオード６から出力される電流値と波長モニタ用フォトダイオード８から出力される電流値との比）とレーザ光の波長との関係を示す曲線を意味する。
【００３７】
ここで、レーザ光源ＬＢの波長の目標周波数間隔は例えば２５ＧＨｚまたは３３．３ＧＨｚである。一方、エタロンフィルタ７は、例えば５０ＧＨｚの周期で透過率が変化する透過特性を有する。このように、エタロンフィルタ７の透過特性の周波数的な周期は、レーザ光源２から出射されるレーザ光ＬＢの波長の目標周波数間隔よりも大きい。その結果、従来のようにエタロンフィルタの透過特性の周波数的な周期とレーザ光の波長の目標周波数間隔とを等しくする場合よりも、キャプチャーレンジＣＲ（−），ＣＲ（＋）を広くすることができる。
【００３８】
次に、制御装置１５は、レーザ光源２と基板４との間に設けられた図示しないペルチェ素子を制御することによって、レーザ光源２から出射されるレーザ光ＬＢの波長が目標波長λＲ１になるようにレーザ光源２の温度を微調整する。以後、制御装置１５は、波長モニタ用フォトダイオード８によって検出されたレーザ光ＬＢの強度が所定の強度になるように（又は、パワーモニタ用フォトダイオード６によって検出されたレーザ光ＬＢの強度と波長モニタ用フォトダイオード８によって検出されたレーザ光ＬＢの強度との比がレーザ光ＬＢの強度及び波長が所望の強度及び波長になるときの比になるように）、半導体光増幅器２５の駆動電流を制御すると共に、レーザ光源２と基板４との間に設けられた図示しないペルチェ素子によってレーザ光源２の温度を制御する。これにより、レーザ光ＬＢの強度及び波長を所望の強度及び波長に制御することができる。この半導体レーザモジュール１では、上述したようにキャプチャーレンジＣＲ（−），ＣＲ（＋）を広くしているので、レーザ光ＬＢの波長をより安定して所望の波長に制御することができる。
【００３９】
〔実験例〕
最後に、図５を参照して、５０ＧＨｚの周波数間隔で透過特性が変化するＢＧＯエタロンフィルタを用いて、レーザ光の波長の周波数間隔を２５ＧＨｚの周波数間隔に制御した実験例について説明する。なお、本実験例では、１９１．３ＧＨｚ〜１９６．１ＧＨｚの周波数帯域に１９３個のチャンネルを設定し、図５（ａ）に示すように偶数番号及び奇数番号のチャンネルにおいてＢＧＯエタロンフィルタの温度をそれぞれ５０℃及び４０℃に調整した。この結果、図５（ｂ）に示すように、外部温度が−５℃〜７５℃の範囲内においては、レーザ光の出力誤差を０．４ｄＢの範囲内に制御することができた。なお、図５（ｂ）は、外部温度が−５℃及び７０℃の時のレーザ光の出力誤差を示す図である。また、図５（ｃ）に示すように、外部温度が−５℃〜７５℃の範囲内においては、レーザ光の波長誤差は０．５ＧＨｚの範囲内に制御することができた。なお、図５（ｃ）は、外部温度が−５℃及び７０℃の時のレーザ光の波長誤差を示す図である。このことから、５０ＧＨｚの周波数間隔で透過特性が変化するＢＧＯエタロンフィルタの温度を制御することによって、レーザ光の波長の周波数間隔を異なる周波数間隔に精度よく制御できることが知見された。
【００４０】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュールでは、制御装置１５は、レーザ光源２から出射されるレーザ光の波長の目標周波数間隔に応じてエタロンフィルタ７の温度を制御することによってエタロンフィルタ７の透過特性を波長方向にシフトさせるので、１つのエタロンフィルタを用いてレーザ光の波長の周波数間隔を複数の異なる周波数間隔に制御することができる。
【００４１】
一般に、エタロンフィルタ７の透過特性の周波数間隔をより狭くしようとすると、エタロンフィルタ７の大きさが大きくなり、この結果、エタロンフィルタ７内におけるレーザ光ＬＢの光路長が長くなる。このため、エタロンフィルタ７の透過特性の周波数間隔をより狭くしようとすると、半導体レーザモジュールの小型化が困難になると共に、出力されるレーザ光ＬＢの強度が低下する。また、エタロンフィルタ７の透過特性の周波数間隔が狭くなると、キャプチャーレンジが狭くなるために、レーザ光の波長が目標波長以外の波長にロックされてしまうことがある。
【００４２】
しかしながら、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュール１では、制御装置１５が、エタロンフィルタ７の温度を制御することによってエタロンフィルタ７の透過特性の周波数間隔を制御する。従って、本発明の一実施形態である半導体レーザモジュールによれば、５０ＧＨｚの周波数間隔で透過特性が変化するエタロンフィルタ等、透過特性の周波数間隔が比較的広いエタロンフィルタ７を用いてキャプチャーレンジを広くしながらも、このエタロンフィルタ７を、目標周波数間隔がより狭いレーザ光ＬＢの波長制御に適用することができる。これにより、半導体レーザモジュールの大型化、レーザ光ＬＢの強度低下、及びレーザ光の波長が目標波長以外の波長にロックされてしまうことを抑制できる。
【００４３】
たとえば、レーザ光の波長の目標周波数間隔が２５ＧＨｚのとき、透過特性の周波数間隔が５０ＧＨｚのエタロンフィルタ７を用いた場合は、エタロンフィルタ７と同じ温度特性を有しながら透過特性の周波数間隔が２５ＧＨｚのエタロンフィルタを用いた場合よりも、キャプチャーレンジを２倍広く取れる。このとき、必要なエタロンフィルタ７の制御温度は、レーザ光の波長の目標周波数間隔を５０ＧＨｚとするときにエタロンフィルタ７を用いる場合の制御温度に対して±１０℃ずらした値とすればよい。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、エタロンフィルタ７の透過特性の周期がたとえば５０ＧＨｚであり、レーザ光ＬＢの波長の目標周波数間隔が２５ＧＨｚまたは３３．３ＧＨｚであった。しかしながら、エタロンフィルタの透過特性の周波数的な周期は、レーザ光の波長の目標周波数間隔よりも大きければ、キャプチャーレンジを広くする効果を奏するので特に限定はされない。したがって、エタロンフィルタの透過特性の周期が５０ＧＨｚの場合には、レーザ光の波長の目標周波数間隔はたとえば１２．５ＧＨｚでもよい。また、エタロンフィルタの透過特性の周期が１００ＧＨｚの場合には、レーザ光の波長の目標周波数間隔はたとえば２５ＧＨｚ、１０ＧＨｚなどでもよい。特に、透過特性の周期が目標周波数間隔の１．５倍以上、または２倍以上であることが好ましい。
【００４５】
また、エタロンフィルタの透過特性の周波数的な周期が広ければキャプチャーレンジを広くする効果は大きくなるが、周期が広い場合には透過特性を波長方向にシフトさせるのに必要な温度調整量が大きくなり、それだけ消費電力を要する。また、温度調整量が小さい方が半導体レーザモジュールの信頼性も高い。また、エタロンフィルタの温度特性が大きい場合は少ない消費電力で透過特性のシフトが可能となるが、この場合はエタロンフィルタの温度に依存した波長ドリフトが大きくなる。したがって、使用するエタロンフィルタとしては、レーザ光の波長の目標周波数間隔に応じた透過特性の周期、および温度特性を持つエタロンフィルタを適宜選択することが好ましい。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、レーザ光源２として、アレイ型半導体レーザ素子を用いたが、合波器２３や半導体光増幅器２５を備えない単体のＤＦＢレーザ素子やＤＢＲレーザ素子（分布ブラッグ反射型半導体レーザ素子）による単一縦モード半導体レーザ素子であってもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１  半導体レーザモジュール
２  レーザ光源
３  コリメートレンズ
４  基板
５  ビームスプリッタ
６  パワーモニタ用フォトダイオード
７  エタロンフィルタ
８  波長モニタ用フォトダイオード
９  ベースプレート
１０  ペルチェ素子
１１  光アイソレータ
１２  集光レンズ
１３  筐体
１４  光ファイバ
２１  半導体レーザアレイ
２２  導波路
２３  合波器
２４  導波路
２５  半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：SOA）
２６  曲げ導波路
ＬＢ  レーザ光
【図１】
0005653850.tif 000002
【図２】
0005653850.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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